William Thomson, Lord Kelvin - een biografie van de beroemde natuurkundige, uitvinder en ingenieur

William Thomson werd geboren in de hoofdstad van Noord-Ierland - Belfast op 26 juni 1824. Zijn Schotse vader verhuisde na de dood van zijn vrouw in 1830 met zijn twee zonen naar Glasgow, waar hij professor in de wiskunde werd aan een plaatselijke universiteit. . De kinderen kregen thuis uitstekend onderwijs. Op 8-jarige leeftijd begon William de lezingen van zijn vader bij te wonen en op 10-jarige leeftijd werd hij ingeschreven als student aan de universiteit.

Als rijke man reisde zijn vader veel met zijn zonen. Op 12-jarige leeftijd sprak William vloeiend vier of vijf talen. De verbetering van wiskundige kennis zette zich voort aan de Universiteit van Cambridge (1841-1845). De vijftienjarige student begon zijn werken te schrijven en te publiceren. Zijn eerste gepubliceerde artikel verscheen in mei 1841 in het Cambridge Mathematical Journal. Het was een verdediging en verduidelijking van enkele fundamentele stellingen van Fouriers "harmonische analyse".

Thomson toonde vroege wiskundige vaardigheid en werd een uitstekende wiskundige en raakte tegelijkertijd goed bekend met de moderne staat van de natuurkunde.

James, Margaret met Janet, Helen, Peggy, William Jr., William Sr. (van links naar rechts)

De behaalde resultaten worden niet geassocieerd met enige beperking van het persoonlijke leven, privacy, enz. Thomson was in het leven opgewekt, sociaal, reisde veel en probeerde zichzelf nergens in te beperken. Succes begeleidt hem.

Thomson verbeterde zijn vaardigheden als experimentator gedurende enkele maanden in het laboratorium van de beroemde Franse natuurkundige, lid van de Parijse Academie van Wetenschappen, Henri Victor Regno (1810-1878), die toen professor was aan het Collège de France. Thomson waardeerde de verworven vaardigheden.

De studies eindigden en de post van hoofd van de natuurkunde-afdeling van de Universiteit van Glasgow werd onmiddellijk ontruimd, waartoe de 22-jarige William Thomson in 1846 werd gekozen. De wetenschapper beëindigde zijn hoogleraarschap op de eerbiedwaardige leeftijd - 1 oktober 1899, maar was tot het einde van zijn leven bezig met wetenschappelijk werk. De universiteit erkende de verdiensten van Thomson door hem in 1904 tot president te kiezen.

Willem Thomson, 1869

De wetenschappelijke interesses van Thomson zijn zeer divers. Hij besteedt veel tijd aan het oplossen van technische problemen. Het volstaat om op te merken dat de wetenschapper bezig was met wiskunde, thermodynamica, elektrotechniek, communicatie, gas en hydrodynamica, astro- en geofysica. In totaal schreef hij meer dan 650 verhandelingen, memoires, enz.

Werken over elektrostatica, elektriciteit en magnetisme begonnen te verschijnen in 1845. Vanaf het begin van zijn onderwijscarrière moest Thomson beginnen met het opzetten van demonstratie-experimenten, en terwijl hij ervaring opdeed, begon hij experimentele tests van zijn eigen theoretisch onderzoek uit te voeren. De resultaten van theoretisch en experimenteel werk worden vaak besproken met vooraanstaande wetenschappers als M. Faraday en D. Maxwell.

Het komt vaak voor dat woorden worden toegeschreven aan specifieke figuren die ze nooit hebben uitgesproken.William Thomson, beter bekend als Lord Kelvin, kan door geen enkele rechtbank worden vrijgesproken voor het claimen van de dood van de natuurkunde in 1900... ook al heeft hij dat nooit gedaan. Volgens de populaire versie, en in het licht van de grote vooruitgang die de natuurkunde aan het einde van de negentiende eeuw boekte, richtte Kelvin zich in 1900 tot de British Association for the Advancement of Science met de volgende woorden: ontdekt. Alleen steeds nauwkeurigere metingen blijven over. "Kelvin's wetenschappelijke traject is niet zoals het traject van een man die vatbaar is voor beoordelingsfouten van deze omvang. Zijn bevoorrechte plaats op de wetenschappelijke Olympus wordt verzekerd door zijn vele verdiensten.

— Javier Janes Lord Kelvin en het einde van de natuurkunde dat hij nooit had voorzien

Tegenwoordig is zijn naam vooral bekend als de naamgever van het International Temperature System, een benaming die zijn naam eer aandoet het absolute nulpunt berekenen ongeveer -273,15 graden Celsius. Maar zijn bijdrage was belangrijk bij het vormgeven van de thermodynamica, het ontwikkelen van de wiskundige formulering van elektriciteit en het effenen van de weg voor het begrijpen van de relatie tussen materie en energie.

Zijn werk als uitvinder en ingenieur leidde hem naar het perfectioneren van navigatiekompassen, en bovenal verwierf hij roem en fortuin door zijn werk in de telegrafie en zijn inspanningen om het transatlantische kabelproject te promoten.

William Thomson (Lord Kelvin) met zijn kompas, 1902.

In dit korte biografische artikel zullen we ons concentreren op het werk van de wetenschapper op het gebied van telecommunicatie.

Thomson behaalde zijn eerste belangrijke praktische resultaten in het proces van deelname aan de aanleg van de transatlantische telegraaflijn.

Jarenlang na de uitvinding van de telegraaf van Morse (1844) waren de landen van Europa en Noord-Amerika bedekt met een dicht netwerk van telegraaflijnen, maar de afzetmarkten en bronnen van grondstoffen op andere continenten waren buiten het bereik van communicatie.

Een puinhoop! Er was een plan om een ​​telegraaflijn aan te leggen tussen de VS en West-Europa door Alaska, de Beringstraat en Siberië. De onderneming stortte vanaf het allereerste begin in: de transatlantische telegraaflijn werd in gebruik genomen en W. Thomson was grotendeels verantwoordelijk voor deze gebeurtenis.

De eerste poging om een ​​transatlantische kabel te leggen in 1857 liep uit op een mislukking: de kabel werd doorgesneden. Thomson begon onmiddellijk de parameters te bestuderen en deed aanbevelingen om het ontwerp te verbeteren.

Eerder (1856) bewees hij dat de voortplantingssnelheid van een signaal in een kabel omgekeerd evenredig is met de weerstand en de elektrische capaciteit ervan. Om zwakke telegraafsignalen te registreren, vond de wetenschapper in 1858 een spiegelgalvanometer uit, waarvoor hij negen jaar later patent kreeg.

Thomson nam zelf deel aan de aanleg van de tweede transatlantische kabel, gelegen op de Great Eastern - het grootste schip van die tijd (1865). Later vond hij een apparaat uit voor het automatisch opnemen van telegrammen, een sifonrecorder genaamd.

Thomson begon in 1856 voor het eerst in de telecommunicatie te werken, werd lid van de Atlantic Telegraph Company en bleef zijn hele leven in de telegrafie en vervolgens in de telefonie werken.

De kabeltelegraaf gaf een impuls aan wetenschappelijke elektrische metingen (het bepalen van de weerstand van koper en isolatie, evenals de capaciteit van kabels).

De Great Eastern was het grootste schip ter wereld toen het in 1866 de eerste transatlantische kabel legde. Het ijzeren schip was 211 meter lang en vervoerde meer dan 1.000 kilometer kabel.

Telegraafkabel naar Great Eastern

Laden van de transatlantische telegraafkabel naar het Grote Oosten, 1866.

Telegraph trap recorder gemaakt door Muirhead & Co. Ltd. van het kabelstation Ballingskelligs in Ierland. Dit station werd geopend in 1873, slechts negen jaar na de Great Eastern Voyage die de eerste succesvolle onderzeese kabel over de Atlantische Oceaan legde. De sifonrecorder is in 1867 uitgevonden door Lord Kelvin voor gebruik met de nieuwe transatlantische telegraafkabel.

De motor van William Thomson, 1871.

De voltmeter van William Thomson, een vroege potentiaalverschilmeter, omstreeks het midden van de jaren 1880

Het is natuurlijk niet mogelijk om alle prestaties van de wetenschapper en uitvinder in een kleine notitie op te sommen, maar we kunnen niet anders dan de formule van Thomson uit 1853 herinneren voor het berekenen van de resonantiefrequentie van het oscillerende circuit.

Elektriciteitstransmissie en -distributie trokken ook zijn aandacht. In 1879, toen hij voor een parlementaire commissie getuigde over elektrische transmissie, toonde hij aan dat het mogelijk was om over te stappen met een zuinigheid van 21.000 pk. onder een druk van 80.000 volt op een afstand van 300 mijl. Twee jaar later presenteerde hij een paper aan de British Association getiteld "The Economics of Metallic Electric Conductors".

1890hij werd benoemd tot voorzitter van de Internationale Niagara-commissie, die plannen onderzoekt, rapporteert en toekent voor de opwekking en transmissie van elektrische energie uit Niagara Falls.

William Thomson was verbonden met een kleiner bedrijf van dezelfde aard, niet ver van zijn huis gelegen, dat elektriciteit opwekte bij Foyer Falls en het gebruikte voor de productie van aluminium door de British Aluminium Company.

Men kan zeggen dat niemand meer van een verscheidenheid aan elektrische meetinstrumenten voor standaard-, laboratorium- of commercieel gebruik heeft uitgevonden dan hij.

Elektrische meetinstrumenten door William Thomson

Thomson's werken vinden altijd snelle erkenning, de prijzen kwamen niet te laat. In 1846 werd hij verkozen tot fellow van Edinburgh, en vijf jaar later - van de Royal Society of London. De enige trieste gebeurtenissen: de dood van zijn vader (1849) tijdens een cholera-epidemie en de dood van zijn vrouw (1870).

De exploitatie van 70 patenten, werk als adviseur in veel bedrijven (waaronder het bedrijf Marconi) maakte het mogelijk om niet te schamen voor middelen. In 1870 kocht Thomson een luxe jacht "Lalla Rukh" met een waterverplaatsing van 126 ton en bouwde even later (1874) een kasteel op het aangekochte landgoed Nisergall nabij de monding van de Clyde River (Schotland). Er werd veel tijd besteed aan reizen naar het buitenland. Tijdens een van hen bezocht de wetenschapper Odessa en Sevastopol.

Lord Kelvin op jacht "Lala Rukh" 1899.

In 1858 werd Thomson geridderd voor zijn succes bij het leggen van de kabel. In 1892 kende koningin Victoria hem de Engelsman toe voor grote wetenschappelijke prestaties. Zo werd Sir Thomson Lord Kelvin.De achternaam is gekozen voor de naam van de rivier aan de oevers waarvan de Universiteit van Glasgow ligt.

De nieuwe heer werd vanaf 1892 automatisch lid van het House of Lords, waar hij zich bezighield met zaken als hoger onderwijs, technologie en de introductie van het metrieke stelsel in het land. Hij was lid en voorzitter van vele wetenschappelijke verenigingen over de hele wereld, waaronder een erelid van de St. Petersburg Academy of Sciences, en ontving vele ere-medailles.

In 1884 verleende de Universiteit van Heidelberg, ter ere van haar 300ste verjaardag, hem een ​​eredoctoraat en ontdekte dat de enige medische graad waarover hij beschikte die hij nog niet bezat, hem dit diploma verleende.

Frankrijk benoemde hem tot Grootofficier in het Legioen van Eer. Hij was vier keer president van de Royal Society of Edinburgh (de Scottish National Academy of Science and Letters) en tweemaal president van de Institution of Electrical Engineers.

Aan het einde van een eeuw, ongeëvenaard in de geschiedenis van de wereld in de vooruitgang van beschaving en wetenschap, terugkijkend en het volgen van de groei van de oude, het begin en de ontwikkeling van de nieuwe wetenschappen, en de hechte vereniging van theorie en praktijk die bewijst dat dit heilzaam is voor de mensheid, zien we overal en in elk stadium het opmerkelijke werk van een universeel genie - William Thomson, later Sir William Thomson, en nu Lord Kelvin.

— JD Cormac. Uit een artikel in Cassier's Magazine 1899

William Thomson, Lord Kelvin houdt zijn laatste lezing aan de Universiteit van Glasgow, 1 oktober 1899.

Universiteit van Glasgow, 1899.

Lord en Lady Kelvin met prominente ingenieurs van General Electric, circa 1900. Op de foto zijn ook T. Commerford Martin, Edwin W. Rice, Jr., Charles P. Steinmetz en Eliu Thomson te zien.

Het werk van Lord Kelvin kreeg wereldwijde erkenning.2.500 gasten kwamen om het 50-jarig jubileum van zijn hoogleraarschap te vieren. Het feest duurde drie dagen.

Aan het einde van zijn leven werd Kelvin gekozen tot voorzitter van de Royal Society of London (1900-1905), een functie die ooit door Newton werd bekleed. De afgelopen twee jaar vocht hij tegen ziekte in Nethergaol, waar hij stierf op 17 december 1907. Hij werd begraven in Westminster Abbey nabij het graf van Newton.

In 1924 werd de 100ste verjaardag van de geboorte van de wetenschapper groots gevierd. Het zesde nummer van het tijdschrift Electricity, geheel gewijd aan Kelvin, kwam uit met een rode inscriptie op de omslag: "Lord Kelvin's Number".